CN202374525U - 多路led恒流调光电路 - Google Patents

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Abstract

一种多路LED恒流调光电路，包括输入EMI滤波器、有源功率因数校正电路、DC/DC变换器、多路LED恒流电路及控制电路。恒流部分共用一只储能电感，控制器决定各路LED开通时序，分别延迟开通。各路LED有单独电流检测，控制各路LED关闭，可分别根据控制器给定的调光信号调节LED亮度。本实用新型电路简洁可靠、成本低，特别适用于多路LED调光。各路LED可根据传感器设定不同电流。效率高、噪音低，N路恒流，（N-1）路开关管工作在类似软开关状态。自适应各种电压的LED负载，每路LED可以根据感应器单独补偿电流或色温。

Description

多路LED恒流调光电路
技术领域
本实用新型属于照明电器技术领域，具体是一种多路可调光LED照明器。
技术背景
LED照明灯具是一种高效率绿色灯源，调光性能对节能减排很重要，大功率的灯具更需要分别恒流、调光，甚至单独补偿亮度和色温。目前的LED照明装置通常采用单路恒流电源， 驱动多颗LED串联后再并联， 有如下问题：
1．  LED正向电压不一致，导致不同灯串之间电流不一致，使一些LED电流大于其他减少了LED寿命；
2．  一旦单个或多个LED烧坏， 因为总电流不变，没有损坏的LED将分担多余的电流，将加速其他LED的损坏，结果是整个灯具寿命大大缩短。
3．  一旦有LED损坏，不能只更换部分损坏的LED，而只能更换整个灯具，造成浪费。
目前解决以上问题的办法主要为每路单独DC/DC变换器，造成成本高，效率不高，噪音大。另外， 由于这种变换器难以自适应不同数量LED串并联灯后的电压，对整体效率影响很大，而且多路同时调光也比较困难。
发明内容
为了解决现有技术中存在上述问题，本实用新型提出一种新型多路LED调光电路，具体技术方案如下：
一种多路LED恒流调光电路，包括：EMC滤波器、有源功率因数校正电路、可调DC/DC变换器、控制器和恒流模块；所述EMC滤波器的电源输入端接市电、EMC滤波器的输出端经有源功率因数校正电路连接可调DC/DC变换器的电源输入端，可调DC/DC变换器的电源输出端连接恒流模块的电源输入端；控制器的控制信号输出端通过电压跟随电路连接可调DC/DC变换器的控制信号输入端；
所述恒流模块包括电感L1、二极管D1、LED负载、开关管、隔离电容C1；
所述可调DC/DC变换器的“+”极输出端连接L1的一端，L1的另一端连接LED负载的阳极；可调DC/DC变换器的“－”极输出端接地；所述D1的阳极接地，D1的阴极连接可调DC/DC变换器的“+”极输出端；LED负载的阳极通过C1接地；
所述LED负载及对应的开关管有1组或多组，对于每组LED负载及对应的开关管，LED负载的阴极连接开关管的电流输入端，开关管的电流输出端接地；所述控制器的控制信号输出端连接开关管的开关控制端。
对于每组LED负载及对应的开关管，还包括电流检测电阻和驱动/保护电路；开关管的电流输出端经电流检测电阻接地；所述控制器的控制信号输出端包括脉宽调制信号PWM输出端和调光电平输出端；
所述驱动/保护电路包括锁存器和两个比较器，第一比较器的两个输入端分别连接控制器的PWM输出端和锁存器的输出端；第一比较器的输出端连接开关管的开关控制端；
第二比较器的两个输入端分别连接控制器的调光电平输出端和电流检测电阻的高电势端；第二比较器的输出端连接锁存器的数据输入端；锁存器使能端连接控制器的PWM输出端。
本多路LED恒流调光电路的原理是，恒流部分共用一只电感，各路LED的开关依次闭合。除了第一个闭合的开关，随后闭合的开关电应力很小。利用电感电流不能突变，LED负载的非线性，只要保证各路LED导通时序在一定范围，将能降低噪音，提高效率。各路LED有单独电流检查，电流检测信号与给定的调光信号比较给出关闭信号，关闭信号优先级高于控制器给的开通信号，这样每组可以单独调光。
各路LED负载压降相差很小，如果调光信号相同，占空比也类似。开关管依此打开，除最后打开的开关管，其它开关管电应力很小。控制器检测开关管占空比，通过电压跟随电路调整DC/DC变换器的输出电压。每路恒流部分接一路LED负载，理论可以接N路LED灯。
本实用新型的恒流部分共用一只储能电感，控制器决定各路LED开通时序，分别延迟开通。各路LED负载部分有单独电流检测，控制各路LED负载的关闭，可分别根据控制器给定的调光信号调节LED亮度。本实用新型的优点：电路简洁可靠、成本低，特别适用于多路LED调光。各路LED可根据传感器设定不同电流。效率高、噪音低，N路恒流，（N-1）路开关管工作在类似软开关状态。自适应各种电压的LED负载，每路LED可以根据感应器单独补偿电流或色温。
附图说明
图1是本实用新型的原理示意图；
图2是本实用新型的恒流部分开关驱动时序图；
图3是本实用新型的恒流部分驱动电路。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
一种多路LED恒流调光电路，包括：EMC滤波器、有源功率因数校正电路、可调DC/DC变换器、控制器和恒流模块；所述EMC滤波器的电源输入端接市电、EMC滤波器的输出端经有源功率因数校正电路连接可调DC/DC变换器的电源输入端，可调DC/DC变换器的电源输出端连接恒流模块的电源输入端；控制器的控制信号输出端通过电压跟随电路连接可调DC/DC变换器的控制信号输入端；
所述恒流模块包括电感L1、二极管D1、LED负载、开关管、隔离电容C1；
所述可调DC/DC变换器的“+”极输出端连接L1的一端，L1的另一端连接LED负载的阳极；可调DC/DC变换器的“－”极输出端接地；所述D1的阳极接地，D1的阴极连接可调DC/DC变换器的“+”极输出端；LED负载的阳极通过C1接地；
所述LED负载及对应的开关管有1组或多组，对于每组LED负载及对应的开关管，LED负载的阴极连接开关管的电流输入端，开关管的电流输出端经过电阻检测电阻接地；所述控制器的控制信号输出端连接开关管的开关控制端。
对于每组LED负载及对应的开关管，还包括驱动/保护电路；所述控制器的控制信号输出端包括脉宽调制信号PWM输出端和调光电平输出端；
所述驱动/保护电路包括锁存器和两个比较器，第一比较器的两个输入端分别连接控制器的PWM输出端和锁存器的输出端；第一比较器的输出端连接开关管的开关控制端；
第二比较器的两个输入端分别连接控制器的调光电平输出端和电流检测电阻的高电势端；第二比较器的输出端连接锁存器的数据输入端；锁存器使能端连接控制器的PWM输出端。
如图1所示，市电经过EMC虑波器后整流给有源功率因数校正电路预稳压；DC/DC变换器把来自PFC的电压转换成LED需要的电压。本恒流调光电路至少接一路LED负载，每路LED负载有单独电流检测和驱动电路。多路LED负载的驱动时序见图2。各路可以共用电感L1，并降低损耗噪音。控制电路先检测故障状态，再输出各路LED开通时序，并检测各路实际占空比送到DC/DC变换器跟随电路。控制电路只决定恒流模块的频率，占空比由各恒流模块决定。
恒流模块由L1、D1、C1、各路LED负载、开关管、电流检测电阻R（对于各路LED负载，对应的检测电阻R为R1、R2、R3、……Rn、Rn+1）、驱动/保护电路构成。L1减缓LED灯的di/dt，D1为L1续流二极管。驱动电路见图3，开通信号、调光信号、电流检测信号输入驱动电路，开通由控制器决定；关闭信号优先级高于开通信号，电流检测信号与调光信号比较，比较器动作后，数据保存在锁存器中，锁存器使能端连接控制器的PWM信号。锁存器的数据与控制器PWM比较，最后驱动开关管M，调节LED灯管亮度。电压跟随电路根据检测的最大占空比，适当调高或降低DC/DC变换器输出电压，始终保持各路开关管压降不变，降低恒流部分损耗。
控制器可根据LED负载状态，生成各路开通时序。并且可以调制频率，使驱动LED的频率抖动，降低传导干扰；接收外部调光指定，分别给定各路调光信号，并且根据调光信号自主调节频率，保证效率的最优化；检查各路LED驱动的占空比传给DC/DC变换器电压跟随电路。所述DC/DC变换器电压跟随电路，根据LED灯驱动的占空比和LED负载实际需要电压设定DC/DC变换器的输出电压。所述的恒流电路根据控制器给定的开机信号和调光信号以及电流检测电阻检测得到的电流信号，决定开关管的动作。
所述电感L1工作在连续模式或断续模式，采用功率电感或自饱和电感。所述控制器产生一定延迟不同时序的信号，检测开关管动作状态，反馈给DC/DC变换器跟随电路。信号频率是固定的或抖动的。所述DC/DC变换器电压跟随电路，根据不同LED负载的状态，自动调节DC/DC变换器输出电压。所述恒流电路，开通信号由控制器决定，关闭信号由调光信号、电流反馈信号决定。

Claims (2)

1.一种多路LED恒流调光电路，其特征在于，包括：EMC滤波器、有源功率因数校正电路、可调DC/DC变换器、控制器和恒流模块；所述EMC滤波器的电源输入端接市电、EMC滤波器的输出端经有源功率因数校正电路连接可调DC/DC变换器的电源输入端，可调DC/DC变换器的电源输出端连接恒流模块的电源输入端；控制器的控制信号输出端通过电压跟随电路连接可调DC/DC变换器的控制信号输入端；
所述恒流模块包括电感L1、二极管D1、LED负载、开关管、隔离电容C1；
所述可调DC/DC变换器的“+”极输出端连接L1的一端，L1的另一端连接LED负载的阳极；可调DC/DC变换器的“－”极输出端接地；所述D1的阳极接地，D1的阴极连接可调DC/DC变换器的“+”极输出端；LED负载的阳极通过C1接地；
所述LED负载及对应的开关管有1组或多组，对于每组LED负载及对应的开关管，LED负载的阴极连接开关管的电流输入端，开关管的电流输出端通过电流检测电阻接地；所述控制器的控制信号输出端连接开关管的开关控制端。
2.根据权利要求1所述的多路LED恒流调光电路，其特征是对于每组LED负载及对应的开关管，还包括驱动/保护电路；所述控制器的控制信号输出端包括脉宽调制信号PWM输出端和调光电平输出端；
所述驱动/保护电路包括锁存器和两个比较器，第一比较器的两个输入端分别连接控制器的PWM输出端和锁存器的输出端；第一比较器的输出端连接开关管的开关控制端；
第二比较器的两个输入端分别连接控制器的调光电平输出端和电流检测电阻的高电势端；第二比较器的输出端连接锁存器的数据输入端；锁存器使能端连接控制器的PWM输出端。
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